WO2013002147A1 - ターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造 - Google Patents

ターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造 Download PDF

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WO2013002147A1
WO2013002147A1 PCT/JP2012/066030 JP2012066030W WO2013002147A1 WO 2013002147 A1 WO2013002147 A1 WO 2013002147A1 JP 2012066030 W JP2012066030 W JP 2012066030W WO 2013002147 A1 WO2013002147 A1 WO 2013002147A1
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water channel
cooling water
bearing housing
cooling
partition
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PCT/JP2012/066030
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直志 神坂
健一郎 岩切
浩司 荻田
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三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • F01D25/125—Cooling of bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/14—Casings modified therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/005—Cooling of pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure for a bearing housing that rotatably supports a turbine rotor and a compressor rotor of a turbocharger, and more particularly to an improvement in a cooling water channel formed in the bearing housing.
  • Some turbocharger bearing housings have a water-cooled or air-cooled cooling structure in order to protect the shaft support that integrally connects the turbine rotor and compressor rotor from the high-temperature environment caused by exhaust gas.
  • Patent Document 1 a structure that promotes the flow of cooling water in the water jacket by connecting the inlet / outlet of the circulating water passage and the water jacket, and providing a partition plate at the connecting portion so as to partition the inlet side and the outlet side
  • Patent Document 2 a structure that promotes the flow of cooling water in the water jacket by connecting the inlet / outlet of the circulating water passage and the water jacket, and providing a partition plate at the connecting portion so as to partition the inlet side and the outlet side
  • Patent Document 2 a structure that promotes the flow of cooling water in the water jacket by connecting the inlet / outlet of the circulating water passage and the water jacket, and providing a partition plate at the connecting portion so as to partition the inlet side and the outlet side
  • a water jacket 7 is formed in the center housing 6, and the water passage flange 1 is attached to the center housing 6 so as to face the water jacket 7.
  • a water inlet passage 2 for introducing cooling water into the water jacket 7 and a drainage passage 3 for discharging the cooling water in the water jacket 7 are provided to partition the water inlet passage 2 and the drainage passage 3 from each other.
  • a partition plate 5 is provided on the water passage flange 1 so as to protrude into the water jacket 7.
  • a loop-shaped cooling water jacket 31 is formed in the bearing housing 3 so as to surround substantially the entire circumference of the turbine shaft 5, and a top partition wall 32 is formed above the cooling water jacket 31. Is formed, the annular portion of the cooling water jacket 31 is closed, and the cooling water inlet 33 and the cooling water outlet are connected to the bearing housing 3 so as to communicate with the cooling water jacket 31 at a position sandwiching the top partition wall 32. 34 is formed.
  • JP-A-62-284922 Japanese Patent Laid-Open No. 5-141259 (Japanese Patent No. 2924363)
  • Patent Document 1 by providing the partition plate 5, the flow of the cooling water introduced by the water inlet passage 2 is restricted by the partition plate 5 and easily flows along the water jacket peripheral wall 16. Since the cooling water passage is formed by attaching the water passage flange 1 with the plurality of set screws 4, the number of parts increases, and the productivity decreases.
  • An object of the present invention is to provide a cooling structure for a bearing housing for a turbocharger that can improve the cooling performance while improving the productivity and suppressing the occurrence of the heat soak back phenomenon.
  • the present invention provides a turbine housing that houses a turbine rotor and a compressor housing that houses a compressor rotor via a bearing housing, and a shaft that connects between the turbine rotor and the compressor rotor is provided.
  • a bearing housing for a turbocharger that is rotatably supported by the bearing housing via a bearing and that cools the bearing housing and the bearing with cooling water flowing in an annular cooling water passage formed in the bearing housing so as to surround the shaft and the bearing.
  • the bearing housing is provided with a water channel inlet for supplying cooling water and a water channel outlet for discharging the cooling water so as to communicate with the annular cooling water channel. Partial partition for partitioning waterways partially located provided, partial partition, the water channel inlet, characterized in that located on the shortest path of the waterway between the waterway outlet.
  • the cooling water supplied from the water channel inlet into the bearing housing does not flow directly to the water channel outlet by the partial partition but flows to the annular cooling water channel.
  • the amount of cooling water circulating through the annular cooling water channel increases. Since the partial partition is located in the shortest path of the water channel between the water channel inlet and the water channel outlet, the cooling water does not flow directly from the water channel inlet to the water channel outlet, and easily flows to the annular cooling water channel side by bypassing the partial partition.
  • the amount of cooling water flowing through the annular cooling water channel increases. As described above, heat transfer from the shaft to the bearing, the bearing housing, and the cooling water in the annular cooling water channel can be promoted, and the cooling performance for cooling the bearing can be improved.
  • the annular cooling water channel is not completely blocked by the partial partition, for example, when the bearing housing is manufactured by casting, when the sand core for forming the annular cooling water channel is discharged by shot blasting In addition, the core sand can be easily discharged. Therefore, the productivity of the bearing housing can be improved and the cost can be reduced.
  • a side water channel is provided in which the shortest path is formed by providing the water channel inlet and the water channel outlet while being offset in the axial direction with respect to the annular cooling water channel, and the partial partition is
  • the axial height of the water channel composed of the annular cooling water channel and the side water channel is set to 20 to 80% with respect to the axial height along the axial direction of the shaft.
  • the axial height of the partial partition is set to 20 to 80%, whereby the amount of circulating cooling water flowing in the annular cooling water channel is determined by the shape and size of the annular cooling water channel, the position of the water channel inlet and the water channel outlet, and It can be changed depending on the inner diameter, the number of water channel inlets, and the number of water channel outlets.
  • the circulating cooling water amount of the annular cooling water channel can be adjusted according to the use condition of the turbocharger.
  • the partial partition substantially closes the side water channel at its axial height. According to this, the cooling water flowing into the side water channel from the water channel inlet flows in the axial direction along the partial partition, and after reaching the annular cooling water channel, flows to the water channel outlet along the partial partition, and to the outside of the side water channel. leak. As a result, cooling water circulation in the annular cooling water channel can be promoted, and the cooling performance can be improved.
  • the partial partition is a slope inclined with respect to the axial direction of the shaft in order to promote a cooling water flow from the water channel inlet to the annular cooling water channel or from the annular cooling water channel to the water channel outlet. It is characterized by providing.
  • the cooling water can easily flow from the water channel inlet to the annular cooling water channel or from the annular cooling water channel to the water channel outlet. Therefore, since the amount of circulating water in the circulating cooling water channel can be increased, the cooling performance can be improved.
  • the partial partition is provided for each set.
  • the partial partition is divided into a plurality of parts.
  • the cooling water supplied into the turbine housing from the water channel inlet can be circulated to the annular cooling water channel by the partial partition, thereby promoting the circulation of the annular cooling water channel and increasing the circulating water amount. Can be made. Therefore, heat transfer from the shaft to the bearing, the bearing housing, and the cooling water in the annular cooling water channel can be promoted, and the cooling performance for cooling the bearing can be improved. Further, the cooling performance can be improved because the amount of cooling water flowing through the annular cooling water channel can be increased without flowing the cooling water directly from the water channel inlet to the water channel outlet by the partial partition.
  • the annular cooling water channel is not blocked by the partial partition, for example, when the bearing housing is manufactured by casting and the annular cooling water channel is formed of a sand core, the core sand can be easily shot blasted. Can be discharged. Therefore, the productivity of the bearing housing can be improved and the cost can be reduced.
  • the air mixed in the water channel inlet, the water channel between the water channel outlets, the annular cooling water channel and the like can be easily discharged, and the cooling performance can be ensured without deteriorating the cooling performance due to air mixing.
  • the stability of the cooling performance of the turbocharger can be enhanced regardless of the combination of the water channel inlets and outlets of each engine model.
  • one casting can flexibly cope with various water supply / drainage layouts.
  • FIG. 4A is a view taken along the arrow a in FIG. 3, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 4A is a view taken along the arrow a in FIG. 3, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 4A is a view taken along the arrow a in FIG. 3, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 4A is a view taken along the arrow a in FIG. 3, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 4A is a view taken along the arrow a in FIG. 3, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG.
  • FIG. 4A is a view taken along the arrow a in FIG. 3, FIG. ) Is a cross-sectional view taken along
  • FIG. 11 (a) is sectional drawing which shows the whole cooling water channel
  • FIG.11 (b) is principal part sectional drawing which shows a partial partition. is there.
  • FIG.13 (a) is sectional drawing which shows Embodiment 4
  • FIG.13 (b) is sectional drawing which shows Embodiment 5. It is.
  • FIG. 14A and 14B are explanatory views showing a bearing housing cooling structure according to the present invention (Embodiments 6 to 8), FIG. 14A is a cross-sectional view showing Embodiment 6, and FIG. FIG. 14C is a cross-sectional view showing the eighth embodiment.
  • a turbocharger 10 As shown in FIG. 1, a turbocharger 10 generates a compressed air by using a turbine 11 driven by the energy of exhaust gas discharged from an engine and the rotational force of the turbine 11 as a drive source to the engine intake system.
  • a compressor 12 to be supplied a bearing housing 13 provided between the turbine 11 and the compressor 12, a plurality of journal bearings 52 and 53 provided inside the bearing housing 13, and a connection between the turbine 11 and the compressor 12.
  • a shaft 41 that is rotatably supported by journal bearings 52 and 53.
  • the turbine 11 includes a turbine housing 16 connected to one end of a bearing housing 13 by a connecting member 15, and a turbine rotor 17 rotatably housed in the turbine housing 16.
  • the turbine housing 16 includes an exhaust gas introduction port 21, a scroll portion 22 as an exhaust gas passage that is spirally formed from the exhaust gas introduction port 21 and gradually decreases as the passage cross-sectional area toward the turbine rotor 17 side, An exhaust gas discharge port 23 is formed.
  • Reference numeral 25 denotes a waste gate valve that adjusts the amount of exhaust gas supplied to the turbine rotor 17 by diverting a part of the exhaust gas, and 26 is an actuator that opens and closes the waste gate valve 25.
  • the compressor 12 includes a compressor housing 32 connected to the other end of the bearing housing 13, and a compressor rotor 33 that is rotatably housed in the compressor housing 32.
  • the compressor housing 32 includes a compressor introduction port 35 for introducing air, a scroll portion 36 communicating with the compressor introduction port 35 and formed in a spiral shape, and a compressor exhaust (not shown) that is connected to the engine side and discharges air. An outlet is formed.
  • a shaft 41 is attached to the turbine rotor 17, and a screw 41 a is formed at the other end of the shaft 41.
  • the compressor rotor 33 is connected to the other end of the shaft 41 by the male screw 41 a and the nut 42. Is installed.
  • the shaft 41 is rotatably supported by the bearing housing 13 via journal bearings 52 and 53.
  • the bearing housing 13 is fitted with a shaft support portion 13 a that rotatably supports a large diameter portion 41 b provided at an end portion of the shaft 41 on the turbine rotor 17 side, and bearings 52 and 53.
  • the bearing fitting holes 13b and 13c, the bearing housing portion 13d in which the thrust ring 54 and the thrust sleeve 55 are disposed, the annular cooling water passage 13f formed in an annular shape around the bearing 52, and the annular cooling water passage 13f are cooled.
  • a water channel inlet 13h for supplying water, a water channel outlet 13j for discharging cooling water from the annular cooling water channel 13f, a lubricating oil supply channel 13k for supplying lubricating oil to the journal bearings 52 and 53, and the supplied lubricating oil are discharged.
  • a space 13m serving as a passage and a lubricating oil outlet 13 formed below the space 13m for discharging the lubricating oil to the outside. Door is formed.
  • the annular cooling water channel 13f is partially inside the connecting member 15 in the direction in which the axis 41c of the shaft 41 extends (the axial direction of the shaft 41) in order to cool the bearing housing 13 and the portions closer to the turbine 11 of the bearings 52 and 53.
  • the water channel inlet 13h and the water channel outlet 13j are arranged so as to be offset by an offset amount ⁇ in the axial direction of the shaft 41 and away from the turbine 11 with respect to the annular cooling water channel 13f.
  • the lubricating oil supply path 13k includes a lubricating oil inlet 13p for introducing lubricating oil and a plurality of oil paths 13q, 13r, 13s, 13t branched from the lubricating oil inlet 13p. These oil paths 13q, 13r , 13s, and 13t, lubricating oil is supplied to the sliding portions of the journal bearings 52 and 53 and the thrust bearing 56. After lubricating the sliding portions of the bearings 52 to 55, the lubricating oil leaks into the space 13m from the sliding portions, is discharged from the lubricating oil discharge port 13n, and is returned to the engine oil pan.
  • FIG. 3 shows the shape of the annular cooling water channel 13f, the side water channel 13v communicating with the side of the annular cooling water channel 13f, and the inlet side water channel 13w and the outlet side water channel 13x communicating with the side water channel 13v.
  • the annular cooling water channel 13f, the side water channel 13v, the inlet side water channel 13w and the outlet side water channel 13x constitute a housing cooling water channel 60.
  • FIG. 4A is a view taken in the direction of arrow a in FIG. 3, and a two-dot chain line represents an outline of the bearing housing 13.
  • An inlet side water channel 13w is formed at the water channel inlet 13h, and an outlet side water channel 13x is formed at the water channel outlet 13j.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG. 3, in which a peripheral wall that covers the housing cooling water channel 60 together with the housing cooling water channel 60 is schematically drawn, and the cross section of the peripheral wall is hatched.
  • the port portion 13z in which the side water channel 13v is formed is provided on the side of the annular cooling water channel 13f, and a water channel inlet 13h and a water channel outlet 13j are provided in the port portion 13z.
  • the port portion 13z includes a partial partition 14a that partially partitions the combined portion of the side water passage 13v and the annular cooling water passage 13f, which is located above the inlet side water passage 13w and below the outlet side water passage 13x. 13 is formed integrally.
  • the partial partition 14a is formed so as to block the shortest path connecting the water channel inlet 13h and the water channel outlet 13j and to extend in the axial direction of the shaft 14 (see FIG. 1), and between the water channel inlet 13h and the water channel outlet 13j.
  • the located waterway that combines the side waterway 13v and the annular cooling waterway 13f is partially partitioned.
  • the partial partition 14a may be formed at the above position and at a position where the inlet side water channel 13w and the outlet side water channel 13x are not blocked.
  • symbol 14b is the non-partition part by the side of the cyclic
  • HS / HT 0.2-0. 8
  • HS / HT 0.2 is a value when the partial partition 13f overlaps a part of the water channel when a water channel that linearly connects the inlet water channel 13w and the outlet water channel 13x is temporarily provided.
  • HS / HT 0.2 to 0.8 is a value considering production variation.
  • the partial partition 14a does not protrude into the annular cooling water channel 13f, and does not hinder cooling water circulation in the annular cooling water channel 13f.
  • the partial partition 14a includes an inner wall 14d of the annular cooling water channel 13f, an inner wall 14e of the port portion 13z, a side wall 14f of the port portion 13z, and an outer wall of the port portion 13z. 14g, respectively extending from the outer wall 14h of the annular cooling water channel 13f and integrally formed with the bearing housing 13 and partially partitioning the housing cooling water channel 60. That is, the partial partition 14a extends from the side wall 14f of the port portion 13z toward the annular cooling water channel 13f.
  • FIGS. 5 to 7 show a state in which the water pump is operated while the engine is operating, and the cooling water is forcibly supplied to the water channel inlet of the bearing housing by the water pump.
  • FIGS. This shows a state where the pump is stopped and cooling water is not supplied to the inlet of the bearing.
  • FIG. 5 to FIG. 10A corresponds to FIG. 4B
  • FIG. 5 to FIG. 10B corresponds to FIG. 4A.
  • the cooling water flowing into the side water channel 13v from the water channel inlet 13h is blocked by the partial partition 14a and linearly reaches the water channel outlet 13j as indicated by an arrow A.
  • arrow B it changes the direction by hitting the partial partition 14a, circulates downward through the annular cooling water channel 13f, and a part of the cooling water, as shown by the broken arrow C, It progresses to the non-partition part 14b of the front end side of the partial partition 14a.
  • the cooling water that has circulated through the annular cooling water channel 13f continues to circulate partially as indicated by the arrow D, and partially moves upward as shown by the arrow E by the partial partition 14a. Spill from.
  • a housing cooling water channel 103 including a water channel inlet 100 side and a water channel on the water channel outlet 101 side and an annular cooling water channel 102 between the water channel inlet 100 and the water channel outlet 101. Since the partition 104 for completely partitioning the cooling water is provided, the cooling water flowing in from the water channel inlet 100 hits the partition 104 and changes its direction as indicated by an arrow H, circulates downward through the annular cooling water channel 102, and the arrow As indicated by J, it hits the partition 104, changes its direction, proceeds upward, and flows out from the waterway outlet 101.
  • the cooling water flows from the water channel inlet 13h side to the upper water channel outlet 13j side by bypassing the partial partition 14a as shown by arrows L and M by natural convection.
  • the natural convection is influenced and natural convection is applied from the lower part to the upper part of the annular cooling water channel 13f, thereby generating a cooling water circulation with a relatively large flow rate as indicated by arrows N and N. Cooling performance is ensured.
  • the core sand is used. Can be easily discharged by shot blasting. Accordingly, the productivity of the bearing housing 13 can be increased, and the cost can be reduced.
  • air mixed in the side water channel 13v between the water channel inlet 13h and the water channel outlet 13j, the annular cooling water channel 13f, and the like can be easily discharged from the non-partition portion 14b (see FIG. 4B), and cooling by air mixing is possible.
  • the cooling performance can be ensured without causing a decrease in performance.
  • the partial partition 71 has inclined surfaces 71a and 71b formed on both surfaces. As indicated by arrows by these inclined surfaces 71a and 71b, the cooling water can be more effectively guided from the water channel inlet 13h to the annular cooling water channel 13f or from the annular cooling water channel 13f to the water channel outlet 13j. Cooling water circulation in 13f can be promoted.
  • the slopes 71a and 71b of the partial partition 71 are inclined at angles ⁇ 1 and ⁇ 2 with respect to the axis 41c of the shaft 41 (see FIG. 1), respectively.
  • the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 are appropriately set in consideration of the cooling water circulating water amount in the annular cooling water channel 13f.
  • the partial partition 73 has slopes 73a and 73b formed of curved surfaces having a single or a plurality of curvature radii on both surfaces. As indicated by the arrows by these inclined surfaces 73a and 73b, the cooling water is guided more effectively in a state where separation is suppressed from the water channel inlet 13h to the annular cooling water channel 13f or from the annular cooling water channel 13f to the water channel outlet 13j. It is possible to promote circulation of the cooling water in the annular cooling water channel 13f.
  • the partial partition 75 includes a first partition 75a that protrudes from the port portion 13z toward the annular cooling water passage 13f, and a second partition 75b that protrudes from the annular cooling water passage 13f toward the port portion 13z.
  • the first partition 75a and the second partition 75b both extend along the axis 41c, and a non-partition portion 75c is provided between the first partition 75a and the second partition 75b.
  • the flow direction of the cooling water that changes when the first partition 75a and the second partition 75b change is substantially the same as indicated by the arrows.
  • the cooling water circulation in the annular cooling water channel 13f can be promoted.
  • the partial partition 77 includes a first partition 77a that protrudes from the port portion 13z toward the annular cooling water passage 13f, and a second partition 77b that protrudes from the annular cooling water passage 13f toward the port portion 13z. It is divided into and. A non-partition portion 77g is provided between the first partition 77a and the second partition 77b.
  • the first partition 77a has flat surfaces 77c and 77d formed on both surfaces
  • the second partition 77b has flat surfaces 77e and 77f formed on both surfaces.
  • the slope 77c of the first partition 77a and the slope 77e of the second partition 77b are on the same plane
  • the slope 77d of the first partition 77a and the slope 77f of the second slope 77b are on the same plane.
  • a first port portion 81a and a second port portion 81b are formed as a plurality of port portions in the bearing housing 81, and a water channel inlet 81c, a water channel outlet 81d and a portion are formed in the first port portion 81a.
  • a partition 81e is provided, and a water channel inlet 81f, a water channel outlet 81g, and a partial partition 81h are provided in the second port portion 81b.
  • the effect of the partial partition 81e or the partial partition 81h from the first port portion 81a and the second port portion 81b (annular cooling water channel 13f
  • the cooling water circulation is promoted in the case, and the effect is different for each port part due to production variations.) The higher one can be selected.
  • FIG. 14B the layout of the water channel inlet 83c, the water channel outlet 83d, the water channel inlet 83f, and the water channel outlet 83g of the first port portion 83a and the second port portion 83b as a plurality of port portions formed in the bearing housing 83. Is changed from the water channel inlet 81c, the water channel outlet 81d, the water channel inlet 81f, and the water channel outlet 81g shown in FIG.
  • the first port portion 83a is provided with a partial partition 83e
  • the second port portion 83b is provided with a partial partition 83h.
  • the bearing housing 85 is formed with a first port portion 85a and a second port portion 85b so as to be positioned on the upper side and the lower side of the annular cooling water channel 13f.
  • the first port portion 85a is provided with a water channel inlet 85c, a water channel outlet 85d, and a partial partition 85e
  • the second port portion 85b is provided with a water channel inlet 85f, a water channel outlet 85g, and a partial partition 85h.
  • the coolant pipe connection position can be selected according to the engine on which the turbocharger is mounted,
  • the cooling water piping can be easily connected.
  • the partial partitions 75 and 77 are each divided into two parts.
  • the number of divisions is not limited to this and is divided into three parts and four parts. May increase. 4 (b) and 4 (c), the side water channel 13v is arranged offset with respect to the annular cooling water channel 13f only in the direction (axial direction) in which the axis 41c extends. 13v may be offset from both the direction in which the axis 41c extends and the radial direction of the annular cooling water channel 13f with respect to the annular cooling water channel 13f.
  • the present invention is suitable for cooling a turbocharger bearing housing.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

生産性を向上させるとともにヒートソークバック現象の発生を抑えながら、冷却性能を向上させることが可能なターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造を提供することを目的とし、ベアリングハウジング１３に形成された環状冷却水路１３ｆに流れる冷却水でベアリングハウジング１３及びベアリング５２を冷却するターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造において、環状冷却水路１３ｆに連通するように、ベアリングハウジング１３に、冷却水を供給する水路入口１３ｈと冷却水を排出する水路出口１３ｊとが設けられ、これらの水路入口１３ｈと水路出口１３ｊ間の最短経路を形成する水路を部分的に仕切る部分仕切り１４ａを設けたことを特徴とする。

Description

ターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造
　本発明は、ターボチャージャのタービンロータ及びコンプレッサロータを回転自在に支持するベアリングハウジングの冷却構造、特にベアリングハウジングに形成された冷却水路の改良に関する。
　ターボチャージャのベアリングハウジングには、タービンロータとコンプレッサロータとを一体的に連結するシャフトの支持部を排気ガスによる高温環境から護るために水冷式又は空冷式の冷却構造を備えたものがある。
　例えば、循環水通路の出入口と水ジャケットとを接続し、この接続部に入口側と出口側とを仕切るように仕切り板を設け、水ジャケット内の冷却水の流れを促す構造としたもの（特許文献１）、冷却水ジャケットの頂部に頂部仕切り壁を設け、この仕切り壁を挟んで両側に冷却水の入口と出口を設けたもの（特許文献２）が知られている。
　特許文献１の第１図、第４図によれば、センタハウジング６に水ジャケット７が形成され、この水ジャケット７に臨むようにセンタハウジング６に水通路フランジ１が取付けられ、この水通路フランジ１に、水ジャケット７内に冷却水を導入する入水通路２と、水ジャケット７内の冷却水を排出する排水通路３とが設けられ、これらの入水通路２と排水通路３との間を仕切るとともに水ジャケット７内に突出するように水通路フランジ１に仕切り板５が設けられている。
　特許文献２の図１、図２によれば、軸受ハウジング３にタービン軸５のほぼ全周を囲こむループ状の冷却水ジャケット３１が形成され、この冷却水ジャケット３１の上部に頂部仕切壁３２が形成されて、冷却水ジャケット３１の環状の一部が閉じられ、また、軸受ハウジング３に、頂部仕切壁３２を挟む位置に冷却水ジャケット３１に連通するように冷却水入口３３と冷却水出口３４とが形成されている。
特開昭６２－２８４９２２号公報 特開平５－１４１２５９号公報（特許第２９２４３６３号公報）
　特許文献１では、仕切り板５を設けることで、入水通路２により導入された冷却水は、仕切り板５によって流れが規制されて、水ジャケット周壁１６に沿って流れやすくなるが、センタハウジング６に水通路フランジ１を複数の止ネジ４で取付けることで冷却水路が形成されているため、部品数が多くなり、生産性が低下する。
　また、エンジン停止時に水ポンプが停止した時には、仕切り板５によって、入水通路２、水ジャケット７、排水通路３のそれぞれの間で自然対流が起こりにくいため、タービン側からセンタハウジング６、タービンシャフト１３に伝わる熱によってエンジン運転中以上に厳しい温度環境になるヒートソークバック（Heat soak back）現象が起こり、ラジアルメタル１２が高温となり、ラジアルメタル１２周りの潤滑油が炭化するおそれがある。
　特許文献２では、冷却水ジャケット３１は上部で頂部仕切壁３２によって仕切られているため、冷却水ジャケット３１における冷却水入口３３、冷却水出口３４から頂部仕切壁３２までの部分では冷却水の流れが滞りやすく、冷却水に空気が混入した場合に、上記部分に空気が溜まりやすく、冷却性能は低下する。また、上記したヒートソークバック現象も起こりやすい。
　更に、軸受ハウジング３を鋳造する場合、冷却水ジャケット３１が頂部仕切壁３２で仕切られた構造なので、冷却水ジャケット３１の中子砂の排出が難しくなり、生産性の点で課題が残る。
　本発明の目的は、生産性を向上させるとともにヒートソークバック現象の発生を抑えながら、冷却性能を向上させることが可能なターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造を提供することにある。
　本発明は、かかる目的を達成するため、タービンロータを収納するタービンハウジングと、コンプレッサロータを収納するコンプレッサハウジングとがベアリングハウジングを介して取付けられ、前記タービンロータ、前記コンプレッサロータ間を連結するシャフトがベアリングを介して前記ベアリングハウジングで回転自在に支持され、これらのシャフト及びベアリングを囲むようにベアリングハウジングに形成された環状冷却水路に流れる冷却水でベアリングハウジング及びベアリングを冷却するターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造において、前記環状冷却水路に連通するように、前記ベアリングハウジングに、冷却水を供給する水路入口と前記冷却水を排出する水路出口とが設けられ、これらの水路入口、水路出口間に位置する水路を部分的に仕切る部分仕切りが設けられ、該部分仕切りは、前記水路入口、前記水路出口間の前記水路の最短経路に位置することを特徴とする。
　本発明によれば、水路入口からベアリングハウジング内に供給された冷却水は、部分仕切りによって直接に水路出口に流れず、環状冷却水路に流れる。この結果、環状冷却水路を循環する冷却水量が増加する。
　部分仕切りは、水路入口、水路出口間の水路の最短経路に位置することで、水路入口から水路出口に直接に冷却水が流れず、部分仕切りを迂回して環状冷却水路側へ流れやすくなり、環状冷却水路に流れる冷却水量が増加する。
　以上より、シャフトからベアリング、ベアリングハウジングそして環状冷却水路内の冷却水への熱伝達を促進させることができ、ベアリングを冷却する冷却性能を向上させることができる。
　また、環状冷却水路は、部分仕切りによって完全に塞がれることがないため、例えば、ベアリングハウジングを鋳造にて製造する場合、環状冷却水路を形成するための砂型中子をショットブラストで排出する際に中子砂の排出が容易になる。従って、ベアリングハウジングの生産性を向上させることができ、コストを低減することができる。
　更に、エンジン停止時に水ポンプが停止した場合、環状冷却水路内の冷却水の強制循環は行われなくなるが、部分仕切りとすることで、水路入口、水路出口間の水路及び環状冷却水路の仕切られていない部分を通じて冷却水に自然対流が発生する。この結果、冷却性能が確保され、ヒートソークバック現象が起こりにくくなり、ベアリングを循環する潤滑油の炭化を防止することができる。
　また更に、水路入口、水路出口間の水路及び環状冷却水路などに混入した空気は、水路の仕切られていない部分を通じて排出される。従って、空気混入による冷却性低下を招くことがなく、冷却性能を確保することができる。
　また、本発明において、前記環状冷却水路に対して軸方向にオフセットされて配置されるとともに前記水路入口および水路出口が設けられて前記最短経路が形成されるサイド水路が設けられ、前記部分仕切りは、前記環状冷却水路及び前記サイド水路からなる水路における前記シャフトの軸方向に沿った軸方向高さに対して２０～８０％の軸方向高さに設定されていることを特徴とする。
　本発明によれば、部分仕切りの軸方向高さを２０～８０％に設定することで、環状冷却水路で流れる循環冷却水量を環状冷却水路の形状及び大きさ、水路入口及び水路出口の位置及び内径、水路入口及び水路出口の数などにより変更可能である。これにより、環状冷却水路の循環冷却水量をターボチャージャの使用条件に応じて調節することができる。
　また、本発明において、部分仕切りは、その軸方向高さで前記サイド水路をほぼ塞いでいるのが望ましい。
　これによれば、水路入口からサイド水路に流入した冷却水は、部分仕切りに沿って軸方向に流れ、環状冷却水路に至った後は、部分仕切りに沿って水路出口に流れ、サイド水路外へ流出する。この結果、環状冷却水路の冷却水循環を促すことができ、冷却性能を向上させることができる。
　また、本発明において、前記部分仕切りは、前記水路入口から前記環状冷却水路へ、あるいは環状冷却水路から前記水路出口への冷却水流れを促すために、前記シャフトの軸方向に対して傾斜する斜面を備えることを特徴とする。
　このように部分仕切りに斜面を設けることで、冷却水が水路入口から環状冷却水路へ、あるいは環状冷却水路から水路出口へ流れやすくなる。従って、循環冷却水路内の循環水量を増やすことができるため、冷却性能を向上させることができる。
　また、本発明において、前記水路入口及び前記水路出口が複数組設けられる場合には、前記部分仕切りは、各組毎に設けられることを特徴とする。
　このようにすることで、複数組の水路入口及び水路出口の中からターボチャージャ搭載エンジンに応じた位置の水路入口及び水路出口の組が選択しやすくなる。従って、各エンジン機種の水路入口、出口の組み合わせによらず、ターボチャージャの冷却性能の安定性を高めることができる。
　また更に、本発明において、部分仕切りは、複数に分割されていることを特徴とする。
　このように部分仕切りを分割することで、水路入口から流入した冷却水を環状冷却水路へより誘導しやすくなり、環状冷却水路を流れる冷却水量をより一層増やすことができる。
　以上記載のごとく本発明によれば、水路入口からタービンハウジング内に供給された冷却水を、部分仕切りによって環状冷却水路に循環させることができ、環状冷却水路の循環を促進させ、循環水量を増加させることができる。従って、シャフトからベアリング、ベアリングハウジングそして環状冷却水路内の冷却水への熱伝達を促進させることができ、ベアリングを冷却する冷却性能を向上させることができる。
　また、部分仕切りによって水路入口から水路出口に直接に冷却水を流さずに、環状冷却水路に流れる冷却水量を増やすことができるため、冷却性能を向上させることができる。
　また、環状冷却水路は、部分仕切りによって塞がれることがないため、例えば、ベアリングハウジングを鋳造にて製造し、環状冷却水路を砂型中子で形成する際に中子砂をショットブラストで容易に排出することができる。従って、ベアリングハウジングの生産性を向上させることができ、コストを低減することができる。
　更に、エンジン停止時に水ポンプが停止した場合でも、水路入口、水路出口間の水路及び環状冷却水路に発生する冷却水の自然対流によって、ヒートソークバック現象を回避でき、冷却性能を確保することができるため、ベアリングを潤滑する潤滑油の炭化を防止することができる。
　また更に、水路入口、水路出口間の水路及び環状冷却水路などに混入した空気を容易に排出することができ、空気混入による冷却性低下を招くことがなく、冷却性能を確保することができる。
　さらに複数組の水路入口及び水路出口を有することで各エンジン機種の水路入口、出口の組み合わせによらず、ターボチャージャの冷却性能の安定性を高めることができる。かつ複数組の水路入口及び水路出口を有する鋳物とすることで様々な給排水のレイアウトに一つの鋳物で柔軟に対応可能となる。
本発明に係るターボチャージャを示す断面図である。 本発明に係るターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造を示す要部断面図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却水路を示す斜視図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却水路を示す説明図であり、図４（ａ）は図３のａ矢視図、図４（ｂ）は図３のｂ－ｂ線断面図、図４（ｃ）は図３のｃ－ｃ線断面図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却構造（実施形態１）の冷却水強制循環による冷却作用を示す説明図である。 ベアリングハウジングの冷却構造（比較例１）の冷却水強制循環による冷却作用を示す説明図である。 ベアリングハウジングの冷却構造（比較例２）の冷却水強制循環による冷却作用を示す説明図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却構造（実施形態１）の自然対流による冷却作用を示す説明図である。 ベアリングハウジングの冷却構造（比較例１）の自然対流による冷却作用を示す説明図である。 ベアリングハウジングの冷却構造（比較例２）の自然対流による冷却作用を示す説明図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却構造（実施形態２）を示す説明図であり、図１１（ａ）は冷却水路全体を示す断面図、図１１（ｂ）は部分仕切りを示す要部断面図である。 本発明に係る部分仕切り（実施形態３）を示す要部断面図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却構造（実施形態４，５）を示す説明図であり、図１３（ａ）は実施形態４を示す断面図、図１３（ｂ）は実施形態５を示す断面図である。 本発明に係るベアリングハウジングの冷却構造（実施形態６～８）を示す説明図であり、図１４（ａ）は実施形態６を示す断面図、図１４（ｂ）は実施形態７を示す断面図、図１４（ｃ）は実施形態８を示す断面図である。
　以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
（実施形態１）
　図１に示すように、ターボチャージャ１０は、エンジンから排出される排気ガスが持つエネルギーにより駆動されるタービン１１と、このタービン１１の回転力を駆動源として圧縮空気を発生させてエンジン吸気系へ供給するコンプレッサ１２と、これらのタービン１１、コンプレッサ１２間に設けられたベアリングハウジング１３と、このベアリングハウジング１３の内側に設けられた複数のジャーナルベアリング５２，５３と、タービン１１、コンプレッサ１２間を連結するとともにジャーナルベアリング５２，５３で回転自在に支持されるシャフト４１とから主に構成されている。
　タービン１１は、ベアリングハウジング１３の一端に連結部材１５で連結されたタービンハウジング１６と、このタービンハウジング１６内に回転自在に収納されたタービンロータ１７とを備える。
　タービンハウジング１６は、排気ガス導入口２１と、この排気ガス導入口２１から渦巻き状に形成されるとともに通路断面積がタービンロータ１７側へいくにつれて次第に減少する排気ガス通路としてのスクロール部２２と、排気ガス排出口２３とが形成されている。
　なお、符号２５は排気ガスの一部を分流させることでタービンロータ１７に供給する排気ガス量を調節するウェイストゲートバルブ、２６はウェイストゲートバルブ２５を開閉させるアクチュエータである。
　コンプレッサ１２は、ベアリングハウジング１３の他端に連結されたコンプレッサハウジング３２と、このコンプレッサハウジング３２内に回転自在に収納されたコンプレッサロータ３３とを備える。
　コンプレッサハウジング３２は、空気を導入するコンプレッサ導入口３５と、このコンプレッサ導入口３５に連通するとともに渦巻き状に形成されたスクロール部３６と、エンジン側に接続されて空気を排出する図示せぬコンプレッサ排出口とが形成されている。
　上記タービンロータ１７にはシャフト４１の一端部が取付けられ、このシャフト４１の他端部におねじ４１ａが形成され、このおねじ４１ａとナット４２とによって、シャフト４１の他端部にコンプレッサロータ３３が取付けられている。
　上記シャフト４１は、ベアリングハウジング１３にジャーナルベアリング５２，５３を介して回転自在に支持されている。
　図２に示すように、ベアリングハウジング１３は、シャフト４１のタービンロータ１７側の端部に設けられた大径部４１ｂを回転自在に支持するシャフト支持部１３ａと、ベアリング５２，５３が嵌合されるベアリング嵌合穴１３ｂ，１３ｃと、スラストリング５４、スラストスリーブ５５が配置されるベアリング収納部１３ｄと、ベアリング５２の周囲に環状に形成された環状冷却水路１３ｆと、この環状冷却水路１３ｆに冷却水を供給する水路入口１３ｈと、環状冷却水路１３ｆから冷却水を排出する水路出口１３ｊと、ジャーナルベアリング５２，５３へ潤滑油を供給する潤滑油供給路１３ｋと、供給された潤滑油を排出する通路となる空間１３ｍと、潤滑油を外部に排出するために空間１３ｍの下方に形成された潤滑油排出口１３ｎとが形成されている。
　環状冷却水路１３ｆは、ベアリングハウジング１３及びベアリング５２，５３のタービン１１により近い部分を冷却するために、シャフト４１の軸線４１ｃの延びる方向（シャフト４１の軸方向）で連結部材１５の内側に一部重なるように配置され、水路入口１３ｈ及び水路出口１３ｊは、環状冷却水路１３ｆに対してシャフト４１の軸方向に且つタービン１１から離れる方向にオフセット量δだけオフセットして配置されている。
　潤滑油供給路１３ｋは、潤滑油を導入する潤滑油導入口１３ｐと、この潤滑油導入口１３ｐから分岐した複数の油路１３ｑ，１３ｒ，１３ｓ，１３ｔとからなり、これらの油路１３ｑ，１３ｒ，１３ｓ，１３ｔを通じてジャーナルベアリング５２，５３、スラストベアリング５６の摺動部に潤滑油が供給される。
　潤滑油は、各ベアリング５２～５５の摺動部を潤滑した後は、摺動部から空間１３ｍ内に漏れ出し、潤滑油排出口１３ｎから排出され、エンジンのオイルパンに戻される。
　図３では、環状冷却水路１３ｆと、この環状冷却水路１３ｆの側方に連通するサイド水路１３ｖと、このサイド水路１３ｖに連通する入口側水路１３ｗ及び出口側水路１３ｘの形状を示している。これらの環状冷却水路１３ｆ、サイド水路１３ｖ、入口側水路１３ｗ及び出口側水路１３ｘは、ハウジング冷却水路６０を構成している。
　図４（ａ）は図３のａ矢視図であり、二点鎖線はベアリングハウジング１３の輪郭を表している。
　水路入口１３ｈに入口側水路１３ｗが形成され、水路出口１３ｊに出口側水路１３ｘが形成されている。
　図４（ｂ）は図３のｂ－ｂ線断面図であり、ハウジング冷却水路６０と共にハウジング冷却水路６０を覆う周壁を模式的に描き、その周壁の断面にハッチングを施している。
　サイド水路１３ｖが形成されたポート部１３ｚは、環状冷却水路１３ｆの側方に設けられ、このポート部１３ｚに水路入口１３ｈ及び水路出口１３ｊが設けられている。
　サイド水路１３ｖによって、水路入口１３ｈ及び水路出口１３ｊと環状冷却水路１３ｆとが連通されている。
　また、ポート部１３ｚには、入口側水路１３ｗより上方で且つ出口側水路１３ｘより下方に位置する、サイド水路１３ｖと環状冷却水路１３ｆとを合わせた部分を部分的に仕切る部分仕切り１４ａがベアリングハウジング１３に一体に形成されている。
　即ち、部分仕切り１４ａは、水路入口１３ｈと水路出口１３ｊとを結ぶ最短経路を遮るように且つシャフト１４（図１参照）の軸方向に延びるように形成され、水路入口１３ｈ、水路出口１３ｊ間に位置する、サイド水路１３ｖと環状冷却水路１３ｆとを合わせた水路を部分的に仕切っている。部分仕切り１４ａは、上記位置に形成されるとともに、入口側水路１３ｗ及び出口側水路１３ｘを塞がない位置に有ればよい。なお、符号１４ｂは部分仕切り１４ａの延長上に出来た環状冷却水路１３ｆ側の非仕切り部であり、冷却水の通路となる。
　部分仕切り１４ａの軸方向高さをＨＳ、環状冷却水路１３ｆ及びサイド水路１３ｖの軸方向高さ（ハウジング冷却水路６０の軸方向高さ）をＨＴとすると、ＨＳ／ＨＴ＝０．２～０．８となる。ＨＳ／ＨＴ＝０．２とは、入口側水路１３ｗと出口側水路１３ｘとを直線的に繋ぐ水路を仮に設けたときに、この水路の一部に部分仕切り１３ｆが重なる値であり、また、ＨＳ／ＨＴ＝０．２～０．８は、生産のばらつきを考慮した値である。
　サイド水路１３ｖの幅をＷとすると、好ましくは、ＨＳ＝Ｗがよい。ＨＳ＝Ｗとすることで、部分仕切り１４ａが環状冷却水路１３ｆに突出することがなく、環状冷却水路１３ｆ内の冷却水循環を妨げない。
　図４（ｃ）は図３のｃ－ｃ線断面図であり、部分仕切り１４ａは、環状冷却水路１３ｆの内壁１４ｄ、ポート部１３ｚの内壁１４ｅ、ポート部１３ｚの側壁１４ｆ、ポート部１３ｚの外壁１４ｇ、環状冷却水路１３ｆの外壁１４ｈからそれぞれ延びてベアリングハウジング１３に一体成形されるとともにハウジング冷却水路６０を部分的に仕切っている。
　即ち、部分仕切り１４ａは、ポート部１３ｚの側壁１４ｆから環状冷却水路１３ｆ側へ向かって延びている。
　以上に述べたベアリングハウジングの冷却構造の作用を図５～図１０で説明する。
　図５～図７は、エンジン運転中で水ポンプが作動し、水ポンプによって冷却水がベアリングハウジングの水路入口に強制的に供給される状態を示し、図８～図１０は、エンジン停止時に水ポンプが停止してベアリングの水路入口に冷却水が供給されない状態を示している。なお、図５～図１０の各（ａ）は図４（ｂ）に相当する図、図５～図１０の各（ｂ）は図４（ａ）に相当する図である。
　図５（ａ），（ｂ）の実施形態１では、水路入口１３ｈからサイド水路１３ｖ内に流入した冷却水は、矢印Ａで示すように、部分仕切り１４ａに遮られて水路出口１３ｊに直線的には進めず、矢印Ｂで示すように、部分仕切り１４ａに当たって方向を変え、環状冷却水路１３ｆを下方に進んで循環し、また、冷却水の一部は、破線の矢印Ｃで示すように、部分仕切り１４ａの先端側の非仕切り部１４ｂに進む。
　環状冷却水路１３ｆを循環した冷却水は、矢印Ｄで示すように一部は循環を継続し、一部は矢印Ｅで示すように、部分仕切り１４ａで方向を変えて上方に進み、水路出口１３ｊから流出する。
　図６（ａ），（ｂ）の比較例１では、水路入口１００と水路出口１０１との間に部分仕切りが無いため、水路入口１００から流入した冷却水は、矢印Ｇで示すように、水路出口１０１に直接に最短経路で流れ、水路出口１０１から流出する。従って、環状冷却水路１０２内の冷却水は循環しない。
　図７（ａ），（ｂ）の比較例２では、水路入口１００と水路出口１０１との間に、水路入口１００側及び水路出口１０１側の水路と環状冷却水路１０２とからなるハウジング冷却水路１０３を完全に仕切る仕切り１０４が設けられているため、水路入口１００から流入した冷却水は、矢印Ｈで示すように、仕切り１０４に当たって方向を変え、環状冷却水路１０２を下方に進んで循環し、矢印Ｊで示すように、仕切り１０４に当たって方向を変え上方に進み、水路出口１０１から流出する。
　図８（ａ），（ｂ）の実施形態１では、冷却水が、自然対流により矢印Ｌ，Ｍで示すように水路入口１３ｈ側から部分仕切り１４ａを迂回して上方の水路出口１３ｊ側に流れ、また、環状冷却水路１３ｆ内では、その自然対流の影響を受けるとともに環状冷却水路１３ｆの下部から上部への自然対流が加わり、矢印Ｎ，Ｎで示すように比較的流量の大きな冷却水循環が生じ、冷却性能が確保される。
　図９（ａ），（ｂ）の比較例１では、水路入口１００と水路出口１０１との間に仕切りが無いため、冷却水は、自然対流により矢印Ｑで示すように水路入口１００側から最短経路で上方の水路出口１０１側に流れる。
　また、環状冷却水路１０２内では、環状冷却水路１０２の下部から上部への冷却水の自然対流によって、矢印Ｒ，Ｒで示すように冷却水の循環が生じるが、環状冷却水路１０２のみの自然対流であるため、図８（ａ），（ｂ）の実施形態１に比べて冷却水は循環しにくい。
　図１０（ａ），（ｂ）の比較例２では、ハウジング冷却水路１０３が仕切り１０４で完全に仕切られているため、仕切り１０４の下方及び上方のそれぞれの水路で局部的に矢印Ｔ，Ｔ及び矢印Ｕ，Ｕで示す自然対流が発生するだけなので、図８（ａ），（ｂ）の実施形態１に比べて冷却水は循環しにくい。
　以上の図５（ａ），（ｂ）及び図８（ａ），（ｂ）で説明したように、実施形態１では、部分仕切り１４ａを設けることで、図６（ａ），（ｂ）及び図９（ａ），（ｂ）に示した比較例１及び図７（ａ），（ｂ）及び図１０（ａ），（ｂ）に示した比較例２に比べて、水ポンプ作動時における環状冷却水路１３ｆでの強制的な冷却水循環量を確保可能であるとともに、水ポンプ停止時における環状冷却水路１３ｆでの自然対流による十分な冷却水循環も行わせることができる。従って、ベアリングハウジング１３（図２参照）及びジャーナルベアリング５２，５３（図２参照）の摺動部を冷却する冷却性能を高めることができ、更に、ヒートソークバック現象を回避することができる。
　また、部分仕切り１４ａによって環状冷却水路１３ｆ及びサイド水路１３ｖを部分的に仕切ることで、例えば、ベアリングハウジング１３を鋳造にて製造し、環状冷却水路１３ｆを砂型中子で形成する際に中子砂をショットブラストで容易に排出することができる。
　従って、ベアリングハウジング１３の生産性を高めることができ、コストを低減することができる。
　更に、水路入口１３ｈ、水路出口１３ｊ間のサイド水路１３ｖ及び環状冷却水路１３ｆなどに混入した空気を非仕切り部１４ｂ（図４（ｂ）参照）から容易に排出することができ、空気混入による冷却性低下を招くことがなく、冷却性能を確保することができる。
（実施形態２）
　図１１（ａ）に示すように、部分仕切り７１は、両面に平面からなる斜面７１ａ，７１ｂが形成されている。これらの斜面７１ａ，７１ｂによって矢印で示すように、冷却水を、水路入口１３ｈから環状冷却水路１３ｆへ、あるいは、環状冷却水路１３ｆから水路出口１３ｊへより効果的に導くことができ、環状冷却水路１３ｆでの冷却水循環を促すことができる。
　図１１（ｂ）に示すように、部分仕切り７１の斜面７１ａ，７１ｂは、それぞれシャフト４１（図１参照）の軸線４１ｃに対して角度θ１，θ２に傾斜している。角度θ１と角度θ２とは、環状冷却水路１３ｆの冷却水循環水量を考慮して適宜設定される。
（実施形態３）
　図１２に示すように、部分仕切り７３は、両面に、単一又は複数の曲率半径を有する曲面で構成される斜面７３ａ，７３ｂが形成されている。これらの斜面７３ａ，７３ｂによって矢印で示すように、冷却水を、水路入口１３ｈから環状冷却水路１３ｆへ、あるいは、環状冷却水路１３ｆから水路出口１３ｊへ剥離を抑えた状態でより効果的に導くことができ、環状冷却水路１３ｆでの冷却水循環を促すことができる。
（実施形態４）
　図１３（ａ）に示すように、部分仕切り７５は、ポート部１３ｚから環状冷却水路１３ｆ側へ突出する第１仕切り７５ａと、環状冷却水路１３ｆ側からポート部１３ｚ側へ突出する第２仕切り７５ｂとに分割され、第１仕切り７５ａ及び第２仕切り７５ｂは、共に軸線４１ｃに沿って延び、第１仕切り７５ａと第２仕切り７５ｂとの間に非仕切り部７５ｃが設けられている。
　第１仕切り７５ａと第２仕切り７５ｂとは、同一直線状に配置されていないので、これらの第１仕切り７５ａと第２仕切り７５ｂとに当たって変わる冷却水の流れる方向を矢印で示すように、ほぼ同一にすることができ、環状冷却水路１３ｆでの冷却水循環を促すことができる。
（実施形態５）
　図１３（ｂ）に示すように、部分仕切り７７は、ポート部１３ｚから環状冷却水路１３ｆ側へ突出する第１仕切り７７ａと、環状冷却水路１３ｆ側からポート部１３ｚ側へ突出する第２仕切り７７ｂとに分割されている。第１仕切り７７ａと第２仕切り７７ｂとの間に非仕切り部７７ｇが設けられている。
　第１仕切り７７ａは、両面に平面からなる斜面７７ｃ，７７ｄが形成され、第２仕切り７７ｂは、両面に平面からなる斜面７７ｅ，７７ｆが形成されている。第１仕切り７７ａの斜面７７ｃと第２仕切り７７ｂの斜面７７ｅとは同一平面上に有り、第１仕切り７７ａの斜面７７ｄと第２斜面７７ｂの斜面７７ｆとは同一平面上に有る。
　上記構成により、水路入口１３ｈから環状冷却水路１３ｆへの冷却水流れ及び環状冷却水路１３ｆから水路出口１３ｊへの冷却水流れを一層促すことができる。
（実施形態６）
　図１４（ａ）に示すように、ベアリングハウジング８１に複数のポート部として第１ポート部８１ａと第２ポート部８１ｂとが形成され、第１ポート部８１ａに水路入口８１ｃ、水路出口８１ｄ及び部分仕切り８１ｅが設けられ、第２ポート部８１ｂに水路入口８１ｆ、水路出口８１ｇ及び部分仕切り８１ｈが設けられている。
　第１ポート部８１ａ、第２ポート部８１ｂというようにポート部を複数設けることで、第１ポート部８１ａ及び第２ポート部８１ｂのうちから部分仕切り８１ｅ又は部分仕切り８１ｈの効果（環状冷却水路１３ｆにおける冷却水循環の促進効果であり、生産のばらつきによりポート部毎にその効果は異なる。）の高い方を選択することができる。
（実施形態７）
　図１４（ｂ）では、ベアリングハウジング８３に形成された複数のポート部としての第１ポート部８３ａ及び第２ポート部８３ｂの各水路入口８３ｃ、水路出口８３ｄ、水路入口８３ｆ、水路出口８３ｇのレイアウトを、図１４（ａ）に示した水路入口８１ｃ、水路出口８１ｄ、水路入口８１ｆ、水路出口８１ｇに対して変更している。
　第１ポート部８３ａには部分仕切り８３ｅを設け、第２ポート部８３ｂには部分仕切り８３ｈを設けている。
　図示したように、水路入口８３ｃ，８３ｆを部分仕切り８３ｅ，８３ｈ側に向けることで、冷却水を部分仕切り８３ｅ，８３ｈに当たりやすくすることができ、この結果、部分仕切り８３ｅ，８３ｈによって冷却水の流れが環状冷却水路１３ｆに向かいやすくなり、環状冷却水路１３ｆの冷却水循環を促進させることができ、冷却性能を更に向上させることができる。
（実施形態８）
　図１４（ｃ）に示すように、ベアリングハウジング８５は、環状冷却水路１３ｆの上部側方及び下部側方に位置するように第１ポート部８５ａと第２ポート部８５ｂとが形成されている。
　第１ポート部８５ａには、水路入口８５ｃ、水路出口８５ｄ及び部分仕切り８５ｅが設けられ、第２ポート部８５ｂには、水路入口８５ｆ、水路出口８５ｇ及び部分仕切り８５ｈが設けられている。
　このように、第１ポート部８５ａ及び第２ポート部８５ｂをベアリングハウジング８５の上部及び下部に設けることで、ターボチャージャが搭載されるエンジンに応じて冷却水配管接続位置を選択することができ、冷却水配管の接続を容易に行うことができる。
　尚、図１３（ａ），（ｂ）に示した実施形態４及び実施形態５では、部分仕切り７５，７７をそれぞれ二分割したが、これに限らず三分割、四分割というように分割数を増やしてもよい。
　また、図４（ｂ），（ｃ）において、サイド水路１３ｖを、環状冷却水路１３ｆに対して軸線４１ｃの延びる方向（軸方向）のみにオフセットさせて配置したが、これに限らず、サイド水路１３ｖを、環状冷却水路１３ｆに対して軸線４１ｃの延びる方向と環状冷却水路１３ｆの半径方向との両方にオフセットさせて配置してもよい。
　本発明は、ターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却に好適である。
　１０　ターボチャージャ
　１３，８１，８３，８５　ベアリングハウジング
　１３ｆ　環状冷却水路
　１３ｈ，８１ｃ，８１ｆ，８３ｃ，８３ｆ，８５ｃ，８５ｆ　水路入口
　１３ｊ，８１ｄ，８１ｇ，８３ｄ，８３ｇ，８５ｄ，８５ｇ　水路出口
　１４ａ，７１，７３，７７，８１ｅ，８１ｈ，８３ｅ，８３ｈ，８５ｅ，８５ｈ　部分仕切り
　１６　タービンハウジング
　１７　タービンロータ
　３２　コンプレッサハウジング
　３３　コンプレッサロータ
　４１　シャフト
　５２，５３　ジャーナルベアリング
　５４　スラストリング
　５５　スラストスリーブ
　５６　スラストベアリング
　７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂ，７７ｃ，７７ｄ，７７ｅ，７７ｆ　斜面
　ＨＳ　部分仕切りの軸方向高さ
　ＨＴ　水路の軸方向高さ（ハウジング冷却水路の軸方向高さ）

Claims (6)

  1. 　タービンロータを収納するタービンハウジングと、コンプレッサロータを収納するコンプレッサハウジングとがベアリングハウジングを介して取付けられ、前記タービンロータ、前記コンプレッサロータ間を連結するシャフトがベアリングを介して前記ベアリングハウジングで回転自在に支持され、これらのシャフト及びベアリングを囲むようにベアリングハウジングに形成された環状冷却水路に流れる冷却水でベアリングハウジング及びベアリングを冷却するターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造において、
    　前記環状冷却水路に連通するように、前記ベアリングハウジングに、冷却水を供給する水路入口と前記冷却水を排出する水路出口とが設けられ、これらの水路入口、水路出口間に位置する水路を部分的に仕切る部分仕切りが設けられ、
    　該部分仕切りは、前記水路入口、前記水路出口間の前記水路の最短経路に位置することを特徴とするターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造。
  2. 　前記環状冷却水路に対して軸方向にオフセットされて配置されるとともに前記水路入口および水路出口が設けられて前記最短経路が形成されるサイド水路が設けられ、前記部分仕切りは、前記環状冷却水路及び前記サイド水路からなる水路における前記シャフトの軸方向に沿った軸方向高さに対して２０～８０％の軸方向高さに設定されていることを特徴とする請求項１記載のターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造。
  3. 　前記部分仕切りは、その軸方向高さで前記サイド水路をほぼ塞いでいることを特徴とする請求項２記載のターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造。
  4. 　前記部分仕切りは、前記水路入口から前記環状冷却水路へ、あるいは環状冷却水路から前記水路出口への冷却水流れを促すために、前記シャフトの軸方向に対して傾斜する斜面を備えることを特徴とする請求項２又は３記載のターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造。
  5. 　前記水路入口及び前記水路出口が複数組設けられる場合には、前記部分仕切りは、各組毎に設けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造。
  6. 　前記部分仕切りは、複数に分割されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のターボチャージャ用ベアリングハウジングの冷却構造。
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